CN115082666B - 一种基于图像理解的手表走时精度验证方法 - Google Patents

一种基于图像理解的手表走时精度验证方法 Download PDF

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CN115082666B CN202211009320.4A CN202211009320A CN115082666B CN 115082666 B CN115082666 B CN 115082666B CN 202211009320 A CN202211009320 A CN 202211009320A CN 115082666 B CN115082666 B CN 115082666B
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Abstract

本发明公开了一种基于图像理解的手表走时精度验证方法，涉及计算机视觉领域。包括：获取两组连续多帧手表表盘图像对应的手表表盘频谱图；获取每张手表表盘频谱图中的中心点，计算每张手表表盘频谱图中每个高亮点相对于中心点的方向角度；计算高亮点能构成同一条直线的直线概率；得到过中心点的所有直线；确定每张手表表盘频谱图中指针直线，得到两组连续多帧指针图像并做差处理得到秒针直线，计算秒针直线的实时旋转角度对该手表的走时精度进行验证。本发明通过获取表盘频谱图进行分析确定出指针直线，避免了灰度图像进行帧差法时噪声过多的问题，频谱图本身的噪点较少，利用频谱图确定的指针直线清晰度和准确度都更高。

Description

一种基于图像理解的手表走时精度验证方法
技术领域
本发明涉及计算机视觉领域，具体涉及一种基于图像理解的手表走时精度验证方法。
背景技术
手表作为计时的工具之一，不管是指针工、跳字式还是报时式，都应具有这一功能，随着制作手表技术的不断发展，对于手表的走时精准度的要求只会越来越高，部分手表只有时针和分针，只能确定出大概时间，而一些重要场合对于每一分每一秒都非常计较，这就需要手表的秒针走时非常精确，但是在手表的组装过程中，由于一些不可避免的问题还是会有手表走时存在误差的情况，因此就需要对手表走时精度进行验证。
现有技术中大多是使用帧差法获取手表相邻两张实时走时图像之间的角度差作为手表走时精度的判断依据，但是相邻的帧图像之间角度差值较小，且获取的RGB图像噪声较多，常规去噪手段又容易将高频信息误处理，由此获取的指针直线不够清晰且存在误差，因此利用帧差法对指针的角度差进行分析的过程造成的误差较大，验证结果不够精确。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种基于图像理解的手表走时精度验证方法，具体包括：
获取连续多帧手表表盘图像，并对连续多帧手表表盘图像进行傅里叶变换得到对应的手表表盘频谱图；
获取每张手表表盘频谱图中的中心点，根据手表表盘频谱图中每个高亮点的坐标信息计算每张手表表盘频谱图中每个高亮点相对于中心点的方向角度；
根据每张手表表盘频谱图中每个高亮点相对于中心点的方向角度以及手表表盘频谱图的尺寸，计算相对于中心点的方向角度相同和相差180°的高亮点能构成同一条直线的直线概率；
以每张手表表盘频谱图中的中心点为聚类中心进行聚类，得到每张手表表盘频谱图的高频信息区域，得到每张手表表盘频谱图中过中心点的所有直线；
将每张手表表盘频谱图中过中心点的所有大于高频信息区域对角线长度的直线形成的区域作为疑似指针区域，利用疑似指针区域直线中直线的数量以及直线的密度确定指针区域，将指针区域的中位线作为指针直线；
提取连续多帧手表表盘频谱图中的指针直线的高亮点得到连续多帧手表表盘频谱图对应的连续多帧指针图像；
对连续多帧指针图像中相邻两张指针图像做差处理得到相邻两张指针图像中的两条秒针直线，将相邻两帧指针图像中秒针直线之间形成的夹角作为实时旋转角度；
利用计算出的秒针直线的实时旋转角度对手表的走时精度进行验证。
利用计算出的秒针直线的实时旋转角度对手表的走时精度进行验证时，包括：
获取两组连续多帧手表表盘图像，对两组连续多帧手表表盘图像进行处理，得到两组连续多帧手表表盘频谱图中秒针的实时旋转角度；
利用两组连续多帧手表表盘频谱图中秒针的实时旋转角度对手表的走时精度进行验证。
计算相对于中心点的方向角度相同和相差180°的高亮点能构成同一条直线的直线概率的方法为：
获取手表表盘频谱图中相对于中心点的方向角度为
Figure 8388DEST_PATH_IMAGE001
的高亮点和与
Figure 100716DEST_PATH_IMAGE001
相差180°的高亮点，随机选取一个相对于中心点的方向角度为
Figure 303027DEST_PATH_IMAGE001
的高亮点作为起点，沿着
Figure 476520DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 956042DEST_PATH_IMAGE002
方向出发进行邻域搜索，得到邻域搜索方向角度为
Figure 517474DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 82447DEST_PATH_IMAGE002
的所有高亮点，统计方向角度为
Figure 387527DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 721556DEST_PATH_IMAGE002
得到的邻域搜索的所有高亮点的数量；
将方向角度为
Figure 955354DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 742044DEST_PATH_IMAGE002
进行邻域搜索的所有高亮点的数量，与手表表盘频谱图过中心点的对角线的长度的商值作为方向角度为
Figure 850814DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 101667DEST_PATH_IMAGE002
上的所有高亮点能构成同一条直线的直线概率。
得到每张手表表盘频谱图的高频信息区域的过程如下：
获取每张手表表盘频谱图的中心点，以手表表盘频谱图的中心点为聚类中心进行聚类，聚类方法为：
若聚类中心的第一层邻域内所有点都是高亮点，则将第一层邻域内的高亮点与中心点聚类到高频信息区域中，继续进行第二层邻域的聚类，若第二层邻域内所有像素点都是高亮点，将第二层邻域的高亮点聚类到高频信息区域中，依此类推，直至第
Figure 880267DEST_PATH_IMAGE003
层邻域内存在不是高亮点的像素点，停止聚类，此时的高频信息区域即为该手表表盘频谱图的高频信息区域；
根据上述聚类方法得到每张手表表盘频谱图的高频信息区域。
疑似指针区域的获取方法如下：
对于每张手表表盘频谱图中得到的所有经过中心点的直线，计算每张手表表盘频谱图中高频信息区域的对角线长度，将每张手表表盘频谱图中大于高频信息区域对角线长度的经过中心点的直线组成的直线区域作为疑似指针区域直线。
利用疑似指针区域直线中直线的数量以及直线的密度确定指针区域的方法为：
对于每个疑似指针区域，计算每个疑似指针区域对应的角度范围，根据疑似指针区域对应的角度范围内的直线的数量计算该疑似指针区域的直线密度，设置密度阈值，将直线密度大于密度阈值的疑似指针区域作为指针区域。
每个疑似指针区域对应的角度范围的计算公式如下：
Figure 278888DEST_PATH_IMAGE004
式中：
Figure 801136DEST_PATH_IMAGE005
表示疑似指针区域对应的角度范围，
Figure 234391DEST_PATH_IMAGE006
表示高频信息区域的边长，
Figure 183893DEST_PATH_IMAGE007
表示反正切函数。
实时旋转角度的计算方法如下：
对两组连续多帧指针图像中相邻两张指针图像做差处理得到秒针直线，根据相邻两张指针图像中秒针直线在高频信息区域的长度计算秒针直线的实时旋转角度，计算公式如下：
Figure 833923DEST_PATH_IMAGE008
式中：
Figure 894283DEST_PATH_IMAGE009
表示秒针直线的实时旋转角度；
Figure 447624DEST_PATH_IMAGE010
表示相邻两张指针图像中前一张指针图像中的秒针直线，对应在手表表盘频谱图中的中心点到高频信息区域边缘之间的长度；
Figure 568027DEST_PATH_IMAGE011
表示相邻两张指针图像中后一张指针图像中的秒针直线，对应在手表表盘频谱图中的中心点到高频信息区域边缘之间的长度；
Figure 675660DEST_PATH_IMAGE012
表示相邻两张指针图像对应在手表表盘频谱图中的两条秒针直线，与高频信息区域边缘的两个交点之间的距离；
Figure 539711DEST_PATH_IMAGE013
为反余弦函数。
利用计算出的秒针直线的实时旋转角度对该手表的走时精度进行验证的过程如下：
获取两组连续多帧指针图像中秒针直线的实时旋转角度，计算两组连续多帧指针图像中秒针直线的实时旋转角度与标准旋转角度之间的差异值，计算方法为：
计算两组连续多帧指针图像中秒针直线的实时旋转角度与标准旋转角度的差值的平方值，将得到的差值的平方值的均值作为两组连续多帧指针图像中秒针直线的实时旋转角度与标准旋转角度之间的差异值；
设置差异阈值，当两组连续多帧指针图像中秒针直线的实时旋转角度与标准旋转角度之间的差异值大于差异阈值时，则手表走时不准确；
当两组连续多帧指针图像中秒针直线的实时旋转角度与标准旋转角度之间的差异值小于等于差异阈值时，则手表走时准确。
计算每张手表表盘频谱图中每个高亮点相对于中心点的方向角度的方法为：
获取手表表盘频谱图中每个高亮点与中心点的坐标信息，利用反正切函数计算每个高亮点相对于中心点的方向角度；
根据上述方法计算得到每张手表表盘频谱图中每个高亮点相对于中心点的方向角度。
相比于现有技术，本发明实施例的有益效果在于：
1. 本发明使用表盘的频谱图进行分析，通过对频谱图中的高频信息进行筛选，得到手表中的秒针，避免了以RGB图像作为分析对象，在识别过程中需要考虑阈值、灰度值、RGB值等情况，综合下来较繁琐、计算量大的问题，且频谱图中的噪声信息较少，信息量也较小，计算过程更简单。
2. 本发明通过对指针对应高亮点的筛选，得到最终的秒针信息，对相邻图像做差得到秒针的旋转角度，通过秒针的旋转角度验证手表走时的精确度，克服了在原始图像上做差有大量噪声影响的困难，验证结果更精确。
3. 本发明通过获取两组连续多帧手表表盘图像进行处理，得到两组连续多帧手表表盘频谱图中指针的实时旋转角度对手表走时的精度进行验证，避免对多帧连续图像进行分析，出现误差较大的情况，获取间隔一定时间的两组连续多帧手表表盘图像作为分析对象，能够避免采样图像少，且间隔时间小造成的误差较大的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种基于图像理解的手表走时精度验证方法提供的方法流程图；
图2为本发明实施例一种基于图像理解的手表走时精度验证方法提供的第一组表盘及其对应的频谱图；
图3为本发明实施例一种基于图像理解的手表走时精度验证方法提供的第二组表盘及其对应的频谱图；
图4为本发明实施例一种基于图像理解的手表走时精度验证方法提供的疑似指针区域示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本发明实施例提供了一种基于图像理解的手表走时精度验证方法，如图1所示，具体内容包括：
S101、获取图像数据。
本实施例是基于手表表盘的频谱图作为分析对象进行分析处理的，因此首先需要获取图像数据，通过实时走时与理想走时图像频谱图之间的差异性，从而根据差异特征分析手表走时是否准确，所述图像数据为取两组连续多帧手表表盘图像，对获取的图像数据进行图像处理得到两组连续多帧手表表盘图像对应的两组连续多帧手表表盘频谱图，对每张手表表盘频谱图的信息数据进行后续处理，得到手表表盘的秒针直线进行最终的分析计算从而判断手表指针走时是否精确。
从手表正上方采集手表图像，采集两组连续多帧手表图像，本实施例中每组包含五张手表图像，间隔一分钟后采集第二组，采集图像时设置相机采集间隔为1秒钟，即每间隔1秒钟采集一张手表的走时图像，对于每块手表采集的样本数量为10张，即每次一个手表对其进行10秒钟的采样。
对采集的两组手表图像进行高斯滤波降噪处理，减少噪声点对后续计算和处理的影响；对高斯滤波后的手表图像进行语义分割，得到只包含表盘的手表表盘图像；
获取两组连续多帧手表表盘图像进行处理，得到两组连续多帧手表表盘频谱图中指针的实时旋转角度对手表走时的精度进行验证，避免对多帧连续图像进行分析，出现误差较大的情况，获取间隔一定时间的两组连续多帧手表表盘图像作为分析对象，能够避免采样图像少，且间隔时间小造成的误差较大的影响。
对每张手表表盘图像进行灰度处理得到对应的每张手表表盘图像灰度图像，对每张手表表盘图像灰度图像进行傅里叶变换得到对应的两组连续多帧手表表盘频谱图，表盘及其对应的频谱图如图2与图3所示。
S102、计算手表表盘频谱图中每个高亮点相对于中心点的方向角度。
由于霍夫直线检测会将检测出的多条线段进行连接构成一条不平滑的直线，而指针高亮点构成的必须是一条平滑的直线，而非多条间断的直线连接成的近似直线，因此使用霍夫直线检测的方法检测结果不太准确且不适用于指针直线的检测；所以本实施例通过每个高亮点相对于中心点的方向角度，根据方向角度相同或相差180°的高亮点进行搜寻确定直线，能够避免多条间断的直线连接成的近似直线对验证结果造成较大误差的情况。
本实施例将手表表盘频谱图的中心点作为参考点，计算手表表盘频谱图中每个高亮点相对于中心点的方向角度：获取手表表盘频谱图中每个高亮点与中心点的坐标信息，利用反正切函数计算每个高亮点相对于中心点的方向角度，计算公式如下：
Figure 947559DEST_PATH_IMAGE014
式中：
Figure 35601DEST_PATH_IMAGE001
表示手表表盘频谱图中第
Figure 771475DEST_PATH_IMAGE015
个高亮点相对于中心点的方向角度，
Figure 268578DEST_PATH_IMAGE016
表示手表表盘频谱图的中心点的坐标，
Figure 530932DEST_PATH_IMAGE017
表示手表表盘频谱图中第
Figure 993137DEST_PATH_IMAGE015
个高亮点的坐标，
Figure 340942DEST_PATH_IMAGE007
为反正切函数。
根据上述方法计算得到每张手表表盘频谱图中每个高亮点相对于中心点的方向角度。
S103、得到每张手表表盘频谱图中过中心点的所有直线。
根据对不同样式表盘的频谱图像的观察可以得出，表盘上的三根指针在图像的频谱上对应的是三条具有一定宽度的直线，即三个指针区域，并且这三个指针区域均过直流分量，即中心点，存在其余部分的高亮点（高亮点指频谱图中所有灰度值大于0的白点）也会构成一些有宽度的直线，但是这些直线均不经过中心点，还存在其余不构成直线的高亮点均会离散的分布在中心点周围，因此本实施例筛选出每张手表表盘频谱图中过中心点的所有直线。
对每张手表表盘频谱图做以下处理：
获取手表表盘频谱图中相对于中心点的方向角度为
Figure 609113DEST_PATH_IMAGE001
的高亮点和与
Figure 601339DEST_PATH_IMAGE001
相差180°的高亮点，随机选取一个相对于中心点的方向角度为
Figure 359080DEST_PATH_IMAGE001
的高亮点作为起点，沿着
Figure 803968DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 436681DEST_PATH_IMAGE002
方向出发进行邻域搜索，得到邻域搜索方向角度为
Figure 283414DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 477635DEST_PATH_IMAGE002
的所有高亮点，统计方向角度为
Figure 206557DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 19792DEST_PATH_IMAGE002
得到的邻域搜索的所有高亮点的数量，将方向角度为
Figure 845665DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 86154DEST_PATH_IMAGE002
的所有高亮点作为一组高亮点，统计手表表盘频谱图中所有高亮点相对于中心点的方向角度得到
Figure 630268DEST_PATH_IMAGE018
组高亮点；
将方向角度为
Figure 716035DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 163459DEST_PATH_IMAGE002
进行邻域搜索的所有高亮点的数量，与手表表盘频谱图过中心点的对角线的长度的商值作为方向角度为
Figure 574849DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 606259DEST_PATH_IMAGE002
上的所有高亮点能构成同一条直线的直线概率，计算公式如下：
Figure 761297DEST_PATH_IMAGE019
式中：
Figure 233867DEST_PATH_IMAGE020
表示第
Figure 940791DEST_PATH_IMAGE021
组高亮点能构成同一条直线的直线概率，
Figure 334864DEST_PATH_IMAGE022
表示相对于中心点的方向角度为
Figure 887068DEST_PATH_IMAGE001
的高亮点的数量，
Figure 682985DEST_PATH_IMAGE023
表示相对于中心点的方向角度为
Figure 793768DEST_PATH_IMAGE002
的高亮点的数量，当同一方向角度上连续高亮点的数量越多时构成直线的概率越大，
Figure 675136DEST_PATH_IMAGE024
表示手表表盘频谱图的尺寸，由于手表表盘频谱图中对角线是频谱图中最长的直线，所以使用它的长度作为一个衡量标准每组高亮点的长度进行归一化，将归一化的结果作为该组高亮点能构成同一条直线的直线概率。
根据上述计算公式计算每组高亮点能构成同一条直线的直线概率。
设置概率阈值，实施者可根据实际情况进行设置，本实施例中概率阈值设置为0.08；
当第
Figure 296610DEST_PATH_IMAGE021
组高亮点能构成同一条直线的直线概率大于等于概率阈值时，则认为该组高亮点能够构成同一条直线，将该组高亮点进行保留；
当第
Figure 743772DEST_PATH_IMAGE021
组高亮点能构成同一条直线的直线概率小于概率阈值时，则认为该组高亮点不能够构成同一条直线，将该组高亮点进行去除，即将该组高亮点的像素值标记为0。
至此，得到了每张手表表盘频谱图中所有过中心点的直线。
S104、确定每张手表表盘频谱图中的指针直线。
至此，保留的所有高亮点都能构成直线并且直线一定经过频谱图像中心点，而手表表盘频谱图像中代表指针区域的高亮点构成的直线只有三个。但是，本实施例中目前能获得的直线远远多于三条，指针区域对应高亮点构成的直线长度较长，因此根据指针区域中直线较长的特点获取每张手表表盘频谱图中的指针直线。
1.获取每张手表表盘频谱图的高频信息区域：
获取每张手表表盘频谱图的中心点，以手表表盘频谱图的中心点为聚类中心进行聚类，聚类方法为：
若聚类中心的第一层邻域内所有点都是高亮点，则将第一层邻域内的高亮点与中心点聚类到高频信息区域中，继续进行第二层邻域的聚类，若第二层邻域内所有像素点都是高亮点，将第二层邻域的高亮点聚类到高频信息区域中，依此类推，直至第
Figure 667866DEST_PATH_IMAGE025
层邻域内存在不是高亮点的像素点，停止聚类，此时的高频信息区域即为该手表表盘频谱图的高频信息区域；
根据上述聚类方法得到每张手表表盘频谱图的高频信息区域。
2.获取每张手表表盘频谱图中的疑似指针区域直线：
对于每张手表表盘频谱图中得到的所有经过中心点的直线，计算每张手表表盘频谱图中高频信息区域的对角线长度，将每张手表表盘频谱图中大于高频信息区域对角线长度的经过中心点的直线组成的直线区域作为疑似指针区域直线。
计算每组高亮点构成的每一条直线的长度为：
Figure 895585DEST_PATH_IMAGE026
，其中
Figure 664958DEST_PATH_IMAGE027
，
Figure 560101DEST_PATH_IMAGE028
为统计某一角度方向上连续高亮点的数量，即第
Figure 655096DEST_PATH_IMAGE021
组高亮点中连续高亮点的数量。筛选出长度大于高频信息区域对角线长度的直线：
Figure 871576DEST_PATH_IMAGE029
式中
Figure 441710DEST_PATH_IMAGE030
表示直线
Figure 66727DEST_PATH_IMAGE031
上高亮点的灰度值，当直线的长度大于高频信息区域对角线长度时保留这些高亮点，反之将这些高亮点的灰度值标记为0，最终去除了部分很短的直线，保留了较长的直线，这些较长的直线就是疑似指针区域直线。
3.确定每张手表表盘频谱图中的指针区域直线：
由于指针区域对应的直线的宽度较大，因此指针区域的高亮点会构成多条直线，这些直线密集的分布在指针区域对应直线的宽度范围内，本实施例中，对于疑似指针区域的宽度设定为50，因此，计算每个疑似指针区域内左侧对角线与右侧对角线之间的指针区域角度范围，疑似指针区域内左侧对角线与右侧对角线之间的指针区域角度范围的疑似指针区域示意图，如图4所示，疑似指针区域对应的角度范围的计算公式如下：
Figure 693142DEST_PATH_IMAGE032
式中：
Figure 770820DEST_PATH_IMAGE005
表示疑似指针区域对应的角度范围，
Figure 272208DEST_PATH_IMAGE006
表示高频信息区域的边长，
Figure 751731DEST_PATH_IMAGE007
表示反正切函数，
Figure 578742DEST_PATH_IMAGE033
表示左侧对角线与高频信息区域边长的比值，所以
Figure 878136DEST_PATH_IMAGE034
表示左侧对角线与高频信息区域边长相交的夹角，根据疑似指针区域示意图中的几何关系可以推断出，
Figure 183215DEST_PATH_IMAGE035
即为疑似指针区域对应的角度范围的一半。
根据疑似指针区域对应的角度范围的计算公式计算得到每张手表表盘频谱图中疑似指针区域对应的角度范围。
因为指针区域内的直线密度较大，在疑似指针区域对应的角度范围内的直线几乎都是指针直线，因此计算每个疑似指针区域对应的角度范围中的直线密度，统计每个疑似指针区域对应的角度范围中的直线的数量，将每个疑似指针区域对应的角度范围中的直线的数量与疑似指针区域的宽度的2倍的比值作为对应疑似指针区域对应的角度范围内的直线密度；
当疑似指针区域对应的角度范围内的直线密度越接近于1，直线密度越大，越可能是指针区域，当疑似指针区域对应的角度范围内的直线密度越接近0，直线密度越小，越不可能是指针区域；
因此对每个疑似指针区域对应的角度范围内的直线密度进行升序排序，将角度范围内的直线密度最大的三个疑似指针区域作为指针区域；
将得到的指针区域的中位线作为指针直线，得到每张手表表盘频谱图中的指针直线。
S105、计算秒针直线的实时旋转角度。
本实施例需要根据手表秒针在手表表盘频谱图中的实时走时得到的旋转变化来判断手表走时的精度是否准确，因此需要先计算得到秒针直线的实时旋转角度，根据秒针的实时旋转角度与标准情况下秒针的标准旋转角度的差异对手表的走时精度进行验证。
对S104中得到的指针直线中的高亮点像素值标记为1，其余像素点的像素值标记为0，得到每组中每张手表表盘频谱图中对应的指针图像，由于我们在进行图像采集的时候，每组手表图像是间隔一秒进行采集的，因此一般情况下，时针和分针是保持不变的，只有秒针的角度有变化，本实施例中也是针对秒针的变化角度验证手表走时的精度，因此对每组手表表盘频谱图对应的相邻两张指针图像进行作差处理，得到只包含秒针的差分图像，由于本实施例中采集的每组图像数量为五张，所以每组手表表盘频谱图对应的相邻两张指针图像进行作差处理能得到4张差分图像，两组共8张差分图像。
对两组连续多帧指针图像中相邻两张指针图像做差处理得到秒针直线，根据相邻两张指针图像中秒针直线在高频信息区域的长度计算秒针直线的实时旋转角度，计算公式如下：
Figure 313982DEST_PATH_IMAGE036
式中：
Figure 921681DEST_PATH_IMAGE009
表示秒针直线的实时旋转角度；
Figure 597120DEST_PATH_IMAGE010
表示相邻两张指针图像中前一张指针图像中的秒针直线，对应在手表表盘频谱图中的中心点到高频信息区域边缘之间的长度；
Figure 581256DEST_PATH_IMAGE011
表示相邻两张指针图像中后一张指针图像中的秒针直线，对应在手表表盘频谱图中的中心点到高频信息区域边缘之间的长度；
Figure 894426DEST_PATH_IMAGE012
表示相邻两张指针图像对应在手表表盘频谱图中的两条秒针直线，与高频信息区域边缘的两个交点之间的距离；
Figure 407447DEST_PATH_IMAGE013
为反余弦函数。
该公式利用余弦定理与反余弦函数进行结合得到秒针直线的实时旋转角度，直接通过指针直线的长度以及高频信息区域边缘交点的距离快速简便的计算秒针直线的实时旋转角度。
根据上述秒针直线的实时旋转角度的计算公式得到每组连续多帧指针图像中相邻两张指针图像之间秒针的实时旋转角度。
S106、对手表的走时精度进行验证。
利用手表表盘频谱图得到的秒针的实时旋转角度，通过对比秒针的实时旋转角度与秒针的标准旋转角度之间的差异验证手表走时的精度。
手表表盘频谱图中包含了图像中的高频点、低频点等特征信息，提取这些特征，根据这些特征来确定哪些信息对应手表的指针信息，因为图像的平移不会改变图像频谱，但是图像的旋转会使得图像频谱图也会发生相应的旋转。因此根据手表表盘频谱图中的频谱特征对应的指针信息来推算手表标准走时所对应的频谱图旋转变化；再计算手表实时走时图像频谱图的旋转变化，如果手表走时不精准会导致标准旋转角度与实时旋转角度间存在差异。
（1）实时旋转角度与标准旋转角度之间的差异值：
获取两组连续多帧指针图像中秒针直线的实时旋转角度，计算两组连续多帧指针图像中秒针直线的实时旋转角度与标准旋转角度之间的差异值，计算方法为：
计算两组连续多帧指针图像中秒针直线的实时旋转角度与标准旋转角度的差值的平方值，将得到的差值的平方值的均值作为两组连续多帧指针图像中秒针直线的实时旋转角度与标准旋转角度之间的差异值；
根据表盘的结构构造，我们可以得到标准情况下，每经过一秒，秒针的旋转角度应该是6°，将6°作为秒针的标准旋转角度，利用S105得到的秒针的实时旋转角度计算秒针的实时旋转角度与标准旋转角度之间的差异值，计算公式如下：
Figure 71647DEST_PATH_IMAGE037
式中：
Figure 593895DEST_PATH_IMAGE038
表示秒针的实时旋转角度与标准旋转角度之间的差异值，
Figure 699254DEST_PATH_IMAGE039
表示秒针旋转次数的序号，
Figure 773389DEST_PATH_IMAGE040
表示秒针旋转次数的数量，
Figure 800251DEST_PATH_IMAGE041
表示秒针经过第
Figure 486710DEST_PATH_IMAGE039
次旋转时的实时旋转角度，本实施例中
Figure 384258DEST_PATH_IMAGE042
。实时旋转角度
Figure 894874DEST_PATH_IMAGE041
与标准旋转角度6°进行作差反应了某一实时旋转角度的准确性，对所有实时旋转角度与标准旋转角度的差异求和取平均反映整体差异程度。
（2）对手表的走时精度进行验证：
设置差异阈值，实施者可根据具体情况进行设置，本实施例中差值阈值为0.2；
当两组连续多帧指针图像中秒针直线的实时旋转角度与标准旋转角度之间的差异值大于差异阈值时，则手表走时不准确；
当两组连续多帧指针图像中秒针直线的实时旋转角度与标准旋转角度之间的差异值小于等于差异阈值时，则手表走时准确。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于图像理解的手表走时精度验证方法，其特征在于，包括：
获取连续多帧手表表盘图像，并对连续多帧手表表盘图像进行傅里叶变换得到对应的手表表盘频谱图；
获取每张手表表盘频谱图中的中心点，根据手表表盘频谱图中每个高亮点的坐标信息计算每张手表表盘频谱图中每个高亮点相对于中心点的方向角度；
根据每张手表表盘频谱图中每个高亮点相对于中心点的方向角度以及手表表盘频谱图的尺寸，计算相对于中心点的方向角度相同和相差180°的高亮点能构成同一条直线的直线概率；
所述计算相对于中心点的方向角度相同和相差180°的高亮点能构成同一条直线的直线概率的过程为，获取手表表盘频谱图中相对于中心点的方向角度为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
的高亮点和与
Figure 624192DEST_PATH_IMAGE001
相差180°的高亮点，随机选取一个相对于中心点的方向角度为
Figure 554102DEST_PATH_IMAGE001
的高亮点作为起点，沿着
Figure 265837DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 569779DEST_PATH_IMAGE002
方向出发进行邻域搜索，得到邻域搜索方向角度为
Figure 251428DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 442369DEST_PATH_IMAGE002
的所有高亮点，统计方向角度为
Figure 918481DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 444140DEST_PATH_IMAGE002
得到的邻域搜索的所有高亮点的数量；
将方向角度为
Figure 736669DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 641171DEST_PATH_IMAGE002
进行邻域搜索的所有高亮点的数量，与手表表盘频谱图过中心点的对角线的长度的商值作为方向角度为
Figure 491446DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 645347DEST_PATH_IMAGE002
上的所有高亮点能构成同一条直线的直线概率；
设置概率阈值，当所有高亮点能构成同一条直线的直线概率大于或等于所述概率阈值时，则认为所有高亮点能够构成同一条直线，将高亮点进行保留；当所有高亮点能构成同一条直线的直线概率小于所述概率阈值时，则认为所有高亮点不能够构成同一条直线，将高亮点进行去除，即将高亮点的像素值标记为0；
以每张手表表盘频谱图中的中心点为聚类中心进行聚类，得到每张手表表盘频谱图的高频信息区域，得到每张手表表盘频谱图中过中心点的所有直线；
将每张手表表盘频谱图中过中心点的所有大于高频信息区域对角线长度的直线形成的区域作为疑似指针区域，利用疑似指针区域直线中直线的数量以及直线的密度确定指针区域，将指针区域的中位线作为指针直线；
提取连续多帧手表表盘频谱图中的指针直线的高亮点得到连续多帧手表表盘频谱图对应的连续多帧指针图像；
对连续多帧指针图像中相邻两张指针图像做差处理得到相邻两张指针图像中的两条秒针直线，将相邻两帧指针图像中秒针直线之间形成的夹角作为实时旋转角度；
利用计算出的秒针直线的实时旋转角度对手表的走时精度进行验证。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像理解的手表走时精度验证方法，其特征在于，利用计算出的秒针直线的实时旋转角度对手表的走时精度进行验证时，包括：
获取两组连续多帧手表表盘图像，对两组连续多帧手表表盘图像进行处理，得到两组连续多帧手表表盘频谱图中秒针的实时旋转角度；
利用两组连续多帧手表表盘频谱图中秒针的实时旋转角度对手表的走时精度进行验证。
3.根据权利要求1所述的一种基于图像理解的手表走时精度验证方法，其特征在于，所述得到每张手表表盘频谱图的高频信息区域的过程如下：
获取每张手表表盘频谱图的中心点，以手表表盘频谱图的中心点为聚类中心进行聚类，聚类方法为：
若聚类中心的第一层邻域内所有点都是高亮点，则将第一层邻域内的高亮点与中心点聚类到高频信息区域中，继续进行第二层邻域的聚类，若第二层邻域内所有像素点都是高亮点，将第二层邻域的高亮点聚类到高频信息区域中，依此类推，直至第
Figure DEST_PATH_IMAGE003
层邻域内存在不是高亮点的像素点，停止聚类，此时的高频信息区域即为该手表表盘频谱图的高频信息区域；
根据上述聚类方法得到每张手表表盘频谱图的高频信息区域。
4.根据权利要求1所述的一种基于图像理解的手表走时精度验证方法，其特征在于，所述疑似指针区域的获取方法如下：
对于每张手表表盘频谱图中得到的所有经过中心点的直线，计算每张手表表盘频谱图中高频信息区域的对角线长度，将每张手表表盘频谱图中大于高频信息区域对角线长度的经过中心点的直线组成的直线区域作为疑似指针区域直线。
5.根据权利要求1所述的一种基于图像理解的手表走时精度验证方法，其特征在于，所述利用疑似指针区域直线中直线的数量以及直线的密度确定指针区域的方法为：
对于每个疑似指针区域，计算每个疑似指针区域对应的角度范围，根据疑似指针区域对应的角度范围内的直线的数量计算该疑似指针区域的直线密度，设置密度阈值，将直线密度大于密度阈值的疑似指针区域作为指针区域。
6.根据权利要求4所述的一种基于图像理解的手表走时精度验证方法，其特征在于，每个疑似指针区域对应的角度范围的计算公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
式中：
Figure 262273DEST_PATH_IMAGE006
表示疑似指针区域对应的角度范围，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
表示高频信息区域的边长，
Figure 896648DEST_PATH_IMAGE008
表示反正切函数。
7.根据权利要求1所述的一种基于图像理解的手表走时精度验证方法，其特征在于，所述实时旋转角度的计算方法如下：
对两组连续多帧指针图像中相邻两张指针图像做差处理得到秒针直线，根据相邻两张指针图像中秒针直线在高频信息区域的长度计算秒针直线的实时旋转角度，计算公式如下：
Figure 167092DEST_PATH_IMAGE010
式中：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
表示秒针直线的实时旋转角度；
Figure 886918DEST_PATH_IMAGE012
表示相邻两张指针图像中前一张指针图像中的秒针直线，对应在手表表盘频谱图中的中心点到高频信息区域边缘之间的长度；
Figure DEST_PATH_IMAGE013
表示相邻两张指针图像中后一张指针图像中的秒针直线，对应在手表表盘频谱图中的中心点到高频信息区域边缘之间的长度；
Figure 776376DEST_PATH_IMAGE014
表示相邻两张指针图像对应在手表表盘频谱图中的两条秒针直线，与高频信息区域边缘的两个交点之间的距离；
Figure DEST_PATH_IMAGE015
为反余弦函数。
8.根据权利要求1所述的一种基于图像理解的手表走时精度验证方法，其特征在于，所述利用计算出的秒针直线的实时旋转角度对该手表的走时精度进行验证的过程如下：
获取两组连续多帧指针图像中秒针直线的实时旋转角度，计算两组连续多帧指针图像中秒针直线的实时旋转角度与标准旋转角度之间的差异值，计算方法为：
计算两组连续多帧指针图像中秒针直线的实时旋转角度与标准旋转角度的差值的平方值，将得到的差值的平方值的均值作为两组连续多帧指针图像中秒针直线的实时旋转角度与标准旋转角度之间的差异值；
设置差异阈值，当两组连续多帧指针图像中秒针直线的实时旋转角度与标准旋转角度之间的差异值大于差异阈值时，则手表走时不准确；
当两组连续多帧指针图像中秒针直线的实时旋转角度与标准旋转角度之间的差异值小于等于差异阈值时，则手表走时准确。
9.根据权利要求1所述的一种基于图像理解的手表走时精度验证方法，其特征在于，所述计算每张手表表盘频谱图中每个高亮点相对于中心点的方向角度的方法为：
获取手表表盘频谱图中每个高亮点与中心点的坐标信息，利用反正切函数计算每个高亮点相对于中心点的方向角度；
根据上述方法计算得到每张手表表盘频谱图中每个高亮点相对于中心点的方向角度。
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